火力發(fā)電廠PLC控制系統(tǒng)的可靠性措施

顧博才

摘要：PLC具有強(qiáng)大的邏輯與功能，可以運(yùn)用編程控制器提高火力發(fā)電廠的安全性與可靠性，使得各個(gè)機(jī)組及電網(wǎng)能夠提升自身的安全及經(jīng)濟(jì)性能。隨著使用時(shí)間的增加，機(jī)組運(yùn)行時(shí)可能會(huì)面對(duì)各種事故挑戰(zhàn)，需要尋找判斷故障的方法，有效解決系統(tǒng)故障問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。本文主要闡述了火力發(fā)電廠的工作環(huán)境特點(diǎn)及提高PLC控制系統(tǒng)可靠性的有效策略。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;PLC控制系統(tǒng);可靠性;

火力發(fā)電廠的空間較為狹窄，內(nèi)部安裝著大量的控制系統(tǒng)設(shè)備、配電裝置等，電纜通道較少，需要將多種電纜同向鋪設(shè)。高電壓及大電流設(shè)備在斷開狀態(tài)時(shí)容易產(chǎn)生強(qiáng)干擾作用，產(chǎn)生感應(yīng)電流及感應(yīng)電壓，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行造成了較大影響。

一、火力發(fā)電廠的工作環(huán)境特征分析

火力發(fā)電廠內(nèi)部存在著極其復(fù)雜的而電磁場(chǎng)，內(nèi)部電壓及電流均較高，可以輸出數(shù)百千伏特的電壓?，F(xiàn)場(chǎng)環(huán)境會(huì)對(duì)其工程產(chǎn)生較大影響，可能導(dǎo)致較長(zhǎng)長(zhǎng)度的電纜難以分隔開，同時(shí)位于電纜溝之內(nèi)，存在著較大的阻礙作用。在電壓較大、電流較強(qiáng)時(shí)，容易在PLC的輸入導(dǎo)線上生成強(qiáng)大的感應(yīng)電壓及電流，可以給發(fā)光二極管提供發(fā)光能源，降低了光電耦合器的抗干擾作用，使得PLC產(chǎn)生了失誤動(dòng)作。例如，當(dāng)水電站中的PLC維持正常工作狀態(tài)時(shí)，在發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之后可能會(huì)出現(xiàn)失誤動(dòng)作，可以觀察到在尚未輸入信號(hào)時(shí)便有閃動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。實(shí)際上，干擾信號(hào)也可能經(jīng)過(guò)PLC侵入到電源當(dāng)中。發(fā)電站環(huán)境中的繼電器使用的是直流電源，應(yīng)該充分考慮輸出電路的特點(diǎn)，提高控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的可靠性。

二、火力發(fā)電廠PLC控制系統(tǒng)的抗干擾概述

通常情況下，PLC內(nèi)部安裝著耦合器和輸出設(shè)備，能夠?qū)⑼饨绲墓庑盘?hào)有效隔離起來(lái)。此類設(shè)備能夠減少外界對(duì)于系統(tǒng)的干擾性，起到保護(hù)CPU模塊的作用，避免高電壓傷害內(nèi)部電池。

在火力發(fā)電廠輔助機(jī)制中，外界環(huán)境可能會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生較大干擾，降低了光電耦合器的抗干擾作用?？梢赃\(yùn)用小型繼電器阻擋干擾，運(yùn)用長(zhǎng)度較長(zhǎng)的導(dǎo)線導(dǎo)入到輸入端口中，在外部驅(qū)動(dòng)器的作用下控制回路的控制輸出方式，提高火力發(fā)電廠的工作效率。運(yùn)用串行通信線路將外部信號(hào)、PLC和計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，使其能夠在防火、防爆的工作環(huán)境中運(yùn)行，獲得更高的控制質(zhì)量與效率。

三、PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備安裝及線路布置工作分析

首先，開關(guān)量信號(hào)對(duì)于信號(hào)電纜并沒有要求，可以選擇一般化的電纜完成工作任務(wù)。在信號(hào)的傳輸距離較長(zhǎng)時(shí)，可以選擇屏蔽電纜的方式，使得模擬信號(hào)能夠維持高速運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)于通信電纜具有較大要求，需要使其具備較高的頻率，運(yùn)用廠家專業(yè)化的電纜完成工作任務(wù)。在信號(hào)頻率較低的環(huán)境中，可以運(yùn)用屏蔽的雙絞線電纜工作。

其次，PLC控制系統(tǒng)需要遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源，如各種大功率設(shè)備、高頻率焊接機(jī)械等。PLC與高壓電器不能處于相同開關(guān)柜中，需要增加其與動(dòng)力線之間的距離，安裝一個(gè)具有電感性的原件，將各種原件并聯(lián)起來(lái)，建設(shè)起消弧電路。

再次，在PLC控制系統(tǒng)中，若出現(xiàn)了I/O線路或者大功率電路，可以在同一個(gè)線槽中布置多個(gè)信號(hào)線，運(yùn)用屏蔽電纜制作信號(hào)線?？梢詫⒉煌娎|設(shè)置成為交流線與直流線，采用分開鋪設(shè)的方式，運(yùn)用屏蔽線完成工作任務(wù)。為了提高管理效率，可以將不同類型的線安裝到不同的電纜管道當(dāng)中，擴(kuò)大線路之間的空間距離，獲得較好的鋪設(shè)效果。

最后，在傳播模擬信號(hào)時(shí)，可以運(yùn)用屏蔽線完成任務(wù)，并將其一段接入大地中。為了避免受到高頻信號(hào)的干擾，可以將數(shù)字信號(hào)線的屏蔽系統(tǒng)與電位均勻系統(tǒng)并連起來(lái)，降低整體電阻值。若難以設(shè)置點(diǎn)位均勻系統(tǒng)，需要降低低頻系統(tǒng)的干擾，運(yùn)用不同的插接設(shè)備完成接地操作，實(shí)用備用端子或者地線段子分割開插接件，降低各種原件之間的相互干擾性。

四、對(duì)電源系統(tǒng)的處理措施分析

電源系統(tǒng)是影響PLC穩(wěn)定系統(tǒng)的主要因素之一，主要是通過(guò)供電線路內(nèi)部的阻抗耦合作用產(chǎn)生的。對(duì)于整體系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，發(fā)電設(shè)備是產(chǎn)生干擾信號(hào)的主要設(shè)備。

如果PLC控制系統(tǒng)使用交流電源，在強(qiáng)高干擾性環(huán)境中對(duì)于可靠性的要求較高，可以在交流電源一段添加隔離變壓設(shè)備，將其與低通濾波器連接起來(lái)，避免外界干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

低濾波器可以吸收掉電源中的大多數(shù)“毛刺”，可以使得磁環(huán)中的磁通相互抵消，避免出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。高頻干擾信號(hào)需要通過(guò)初級(jí)及次級(jí)繞組作用完成電容傳遞任務(wù)，減少繞組間的分布電容狀況，提高系統(tǒng)整體的抗干擾能力。

電源濾波器產(chǎn)品也是提高電源可靠性的重要設(shè)備，可以運(yùn)用直流電源或者蓄電池給PLC控制系統(tǒng)供電，降低交流電源的干擾作用，確保FLC的正常工作。

五、對(duì)PLC輸入端的處理策略分析

信號(hào)輸入端可能存在著感應(yīng)負(fù)載，能夠避免信號(hào)發(fā)生較大變化，使得感應(yīng)電流損壞輸入模塊。因此，需要做好對(duì)信號(hào)輸入端的處理工作，并連接如電容和電阻，科學(xué)選擇電源設(shè)備型號(hào)。設(shè)備的選擇需要根據(jù)負(fù)荷容量的情況確定。對(duì)于直流輸入信號(hào)，需要并聯(lián)接入二極管，避免出現(xiàn)輸入信號(hào)一端感應(yīng)負(fù)荷過(guò)大的情況，獲得良好的RC濾波效果，運(yùn)用中間繼電器完成隔離緩沖任務(wù)，獲得較好的抗干擾效果。

六、對(duì)PLC輸出端的處理策略分析

繼電器輸出端的工作電壓范圍較小，導(dǎo)通壓降水平較低，承擔(dān)瞬時(shí)電流的能力較弱，運(yùn)行速度較慢。在控制系統(tǒng)的輸出量變化恒定時(shí)，可以選擇繼電器型輸出模塊。PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部的觸點(diǎn)較小，斷弧能力較差，難以直接應(yīng)用于發(fā)電站的工作環(huán)境中，需要在外部繼電器的驅(qū)動(dòng)作用下完成任務(wù)，獲得恒定的負(fù)載水平。

斷開的直流電路對(duì)于繼電器觸點(diǎn)的要求較高，可以選擇較小的觸點(diǎn)完成工作任務(wù)，仔細(xì)分析其作用。例如，在水電站發(fā)電系統(tǒng)中，電磁閥門內(nèi)部存在著與線圈串聯(lián)的觸點(diǎn)，可以在內(nèi)部完成通電任務(wù)?？梢赃\(yùn)用觸點(diǎn)型號(hào)較小的繼電器連接輸出信號(hào)信息，獲得良好的工作性能。

結(jié)束語(yǔ)：

在火力發(fā)電廠工作時(shí)，PLC控制系統(tǒng)具有較高的精度及可靠性，安裝成本較低，維護(hù)過(guò)程十分簡(jiǎn)單，具有較大的應(yīng)用價(jià)值。本文通過(guò)分析火力發(fā)電廠工作環(huán)境，研究PLC系統(tǒng)應(yīng)使用何種電源進(jìn)行工作，同時(shí)闡述PLC系統(tǒng)的抗干擾能力，即發(fā)電過(guò)程中，外界可能產(chǎn)生的干擾因素?；鹆Πl(fā)電廠的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件較差，需要做好防范措施，檢查現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，排除干擾因素，選擇合適電源發(fā)電，根據(jù)正確的系統(tǒng)設(shè)備安裝步驟與線路完成PLC系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的布置，并對(duì)其輸入端與輸出端選擇合適的電源，使系統(tǒng)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)定發(fā)電，確保發(fā)電廠可以穩(wěn)定運(yùn)行，獲得良好的運(yùn)行成果，提高系統(tǒng)的可靠性與安全性。

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